現今能源產生方式極大一部份是依靠傳統石化燃料,但其對環境的衝擊性,使得人類不可再忽視新能源的開發。同時物聯網(IoT)的發展,工業生產將更依賴感測器,故尋找自供電感測系統將會是發展IoT的重點。而摩擦發電機具有轉換機械能的特性,且高性能、低成本、易於製造,材料選擇多元的特性,既符合綠色能源需求也可作為自供電感測器系統。 其中纖維摩擦發電機其可撓性、輕量化特色可做為更廣泛的自供電感測器,並應用於健康偵測或人機介面,但目前研究使用的纖維材料或製程技術如反應離子蝕刻或碳基材料合成,皆昂貴且耗時。而本研究開發了一種以市售聚酯纖維和導電布coating PDMS,並使用CO2雷射加工翻模出表面具微針陣列的纖維摩擦發電機,其製作成本低且製程快速、無毒。由於微針陣列提高摩擦面積使其最高開路電壓來到136 8 V、短路電流達到73 4 μA相較於無結構之纖維摩擦發電機分別有2 5、2 8倍的成長。?率密度方面,微針結構對比於無微針結構則有7 9倍大幅的性能提升來到1 097 W/m2,同時在5000次循環的耐用度測試與水洗測試中仍然保持良好的電性能輸出,在人體運動偵測上不僅能蒐集大小關節處的運動波型,也能點亮133顆LED使其具備自供電與智慧傳感器的發展潛力。
A study on the output performance and application of fiber-based triboelectric nanogenerators
敦楷, 王. (Author). 2020
學生論文: Doctoral Thesis